打造全生态柔性电子产业链 领跑柔性电子技术创新发展2019第二届柔性电子国际学术大会在杭州举行

◎ 本刊记者 周 烨

7 月13 日-14 日，柔性电子技术协同创新中心、清华大学柔性电子技术研究中心、杭州钱塘新区联合主办的第二届柔性电子国际学术大会（ICFE2019）在杭州举行。John A. Rogers 院士，Paul Burn 院士，Oliver G. Schmidt 院士，杭州市副市长、钱塘新区党工委书记柯吉欣，杭州市钱塘新区党工委副书记、管理委员会主任何美华，浙江省科技厅副厅长章一文，杭州市科技局局长邵立春，钱塘新区管理委员会副主任王永芳、清华大学教授冯雪等出席开幕式。

大会开幕式上，柔性电子技术协同创新中心和清华大学柔性电子技术研究中心共同发起的Flex.net 学术联盟宣布成立。Flex.net 学术联盟整合了各方优势资源和创新力量，通过共建、共享、共用，构建柔性电子技术产学研生态系统。柔性电子技术协同创新中心将联动学术、产业、政府、独立实验室、其他非营利机构全方位资源，以基础科研和重大需求为驱动，坚持创新模式，大力推进柔性电子技术从实验室走向产业化。

本次大会为期两天，聚集了来自中国、美国、韩国、新加坡、澳大利亚、比利时、瑞典等多个国家及地区的柔性电子领域专家和学者600 余人，共23 场专题学术报告。会议就柔性电子前沿领域进行了交流和总结，并探讨该领域未来的发展方向，积极推动了柔性电子的跨学科、跨地域互动和对话，推进合作，深化交流。

与会嘉宾中不乏具有全球影响力的专家，其中，美国科学院、美国工程院、美国艺术与科学院三院院士John A. Rogers 教授，东京大学电气与电子工程系教授、普林斯顿大学的全球学者Takao Someya 教授，英国剑桥大学George Malliaras 教授分别作了题为“皮肤电子和微流体系统” “基于可延展纳米网络的可穿戴电子器件在体外表征上的应用” “基于有机电子的脑-机接口” 的报告。

圆桌会议上，John A. Rogers、Geor ge Malliaras、Paul Bur n、Oliver G.Schmidt、Takao Someya、Xiaodong Chen 等顶级专家学者及京东方技术专家围绕“柔性电子技术的当前瓶颈及发展战略” 展开了一场精彩的学术讨论。

大会期间，柔性电子与智能技术全球研究中心研发团队发布了两款经减薄后厚度小于25 微米的柔性芯片——运放芯片和蓝牙SoC 芯片，现场介绍并演示了由两款柔性芯片组成的柔性微系统的功能。运放芯片能够对模拟信号进行放大处理，蓝牙SoC 芯片是集成了处理器和蓝牙无线通信功能的一款芯片。柔性电子技术颠覆性改变了传统刚性电路的物理形态，极大促进了人-机-物三元融合，是融合实体、数字和生物世界的变革性力量，将在集成电路、数字医疗、人工智能、智能制造、物联网等领域产生巨大而深远的影响。

为了又快又好地与人体进行信息沟通和信息互换，科研人员们开发了一系列柔性电子集成器件，用它们与人体组织直接贴附，实现对人体体征信息的实时监测和检查。清华大学教授冯雪领衔的柔性电子技术研究团队（国家重点研发计划“973” 项目团队）经过5 年攻关，提出了一系列新型可延展柔性光子/电子集成器件，揭示了电子器件与人体组织交互的科学原理，为未来远程医疗、脑机结合、远程互联网提供了全新的科学视角和解决方案，相关成果发表在Science Advances、Advanced Materials 等国际权威杂志上。

同期举行了以“柔性电子技术：改变人类未来” 为主题的科学家与媒体对话系列品牌活动—— “科学麻辣烫”（2019 年第二期）。活动特邀澳大利亚昆士兰大学教授、澳大利亚科学院院士、澳大利亚ARC 荣誉院士Paul Burn，清华大学教授、国家973 项目首席科学家、清华大学柔性电子技术研究中心主任、柔性电子技术协同创新中心主任冯雪，南洋理工大学材料科学与工程学院教授陈晓东，共同探秘柔性电子技术。Paul Burn 教授将带来题为《柔性电子技术全球发展现状和趋势》的主旨演讲，介绍世界柔性电子技术的发展历史，讨论在柔性电子技术的基础研究和产业化方面，有哪些迫切需要解决的关键挑战和技术等；冯雪教授将带来题为《柔性电子技术的应用和产业化》的主旨演讲，介绍柔性电子技术在人体健康医疗和重大装备方面的应用价值与发展现状，以及柔性电子技术如何从高校研究成果转化成商业产品等；陈晓东教授将带来题为《柔性传感》的主旨演讲，介绍柔性传感器的特点、分类、常用材料，柔性传感研究的意义，和传统电子传感器的比较，以及柔性传感器的应用场景等。三位专家还就柔性电子技术相关话题与媒体进行了对话。

“以柔化刚”助力万物互联

“人机交互” 是一个有魔力的词语，它生动诠释了从人类适应计算机到计算机不断适应人类的发展过程。目前，科学家们正试图以柔性电子器件为媒介，建立人与外界之间的信息传输系统。而柔性电子概念的提出，可追溯到对有机电子学的研究，大约起步于20 世纪80 年代，人们试图用有机半导体替代硅等无机半导体，从而使有机电子器件具备柔性特点。

2006 年，科学界首次提出了可延展无机柔性电子的概念，并实现在脆性硅薄膜不改变其电子学性能的情况下具有柔性和延展性。随后又衍生出一些优化的结构设计，使得电子器件的机械性能更加优良，可以承受拉伸、扭转、弯曲等复杂变形。

针对目前市场上种类繁多的折叠屏手机产品，清华大学材料学院副院长沈洋认为，屏幕对折主要得益于显示材料的柔性化。但折叠屏手机还不够“柔”，因为每部手机中都有几百个关键电子元器件，这些器件依然是硬质的。“未来，如果这些电子元器件的柔性化程度足够高，手机不仅能对折，还能卷曲甚至完全折叠。”

“以柔化刚” 打造电子器件应用新形态。“柔性电子技术可以改变传统信息器件、系统的刚性物理形态，实现信息获取、处理、传输、显示以及能源的柔性化。” 清华大学柔性电子技术研究中心主任冯雪表示，柔性电子将推动信息与人、物体、环境的高效共融，有助于构建“万物皆互联” 的新时代。

冯雪表示，柔性电子技术已在生物医疗领域开展了非常重要的应用，包括无创血糖测量、光电血氧传感器、坐骨神经电信号采集、类皮肤柔性变形传感器、碳纳米纤维泡沫柔性压力传感器、类皮肤柔性压力传感器等系列柔性医疗电子产品等等。

电子“创可贴”不是梦

科幻电影里，时常出现给人体植入芯片，从而达到操控人体行为的桥段。而如果将芯片像创可贴一样贴在皮肤上，不对人体造成伤害，你会接受吗？柔性电子技术的发展将这一大胆想法照进现实——没有伤口，就能应用于医疗感知并获取大量身体信号和数据。

“比如对糖尿病人来说，血糖监测是治疗中的一个重要环节，但传统方法是扎手指，每天都要扎好几次。而我们可以利用柔性电子技术，只要贴在皮肤表面就能驱动血管之间的葡萄糖流动并开展监测。” 冯雪说。

冯雪介绍，清华大学柔性电子技术团队已设计和大规模制备出价格低廉、且能够监测人体体温和心电信息的柔性电子器件。它形似创可贴的胶片里镶嵌可弯曲的监测芯片，贴附在人体表面，可将生理指标无线上传至手机应用或云端，让使用者快捷方便了解身体信息，并可以反复使用，目前已通过国家药监局和欧盟CE 认证。诸如此类的柔性电子集成器件，融合了有机半导体和无机半导体技术的发展，使无机半导体器件具有可拉伸、可弯曲等变形特点，同时兼备传统无机集成器件和电路的高性能、高可靠性。“通过集成探测温度、应变、加速度等传感元件在柔性电子器件上，就好比‘人体联网’，可实现对体征信息的获取；未来，还需要突破可靠的制备工艺、动态耐受性等技术挑战。”新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院教授陈晓东说。

“这种新型电子器件的刚度比人体组织要小很多，因此贴附到人体组织上后，不会造成人体的不适感。”北京航空航天大学固体力学研究所副教授李宇航指出，可延展性能正是柔性电子独到的力学特性，由于人体器官组织的表面形貌异常复杂，如果器件不具有可延展性，是无法贴附在柔软组织上的，而这一点传统导线并不具备。

据联合国统计，到本世纪中期，中国将有近5 亿人口超过60 岁。对于人体健康的关切，成为未来社会需求的重要方向。特别是针对老年人慢性疾病和婴幼儿体征的实时监测，成为这种新型医疗器件的重要应用方向。

测量血压、血糖的“创可贴”，检测生理指标的衣服、可以监测尿液的纸尿裤、人工肌肉……这些智能化可穿戴设备的制造都将通过柔性电子技术实现。人们还可以通过远程医疗的方式开展身体健康监测，降低医疗成本，普惠大众。

“采用柔性芯片技术可以设计出更加轻薄柔软的电子感知系统，它们能够与机器人或人体更好贴合，对环境的感知也将变得更加灵敏。” 柔性电子与智能技术全球研究中心柔性芯片技术研发团队负责人王波表示，柔性芯片将持续对人工智能和医疗等领域产生深远影响。

集聚多学科智慧协力攻坚

如今，柔性电子技术已成为世界范围内电子技术领域的研究热点。“澳大利亚的柔性电子技术研究主要集中在太阳能电池领域，利用柔性电子技术实现印刷，并打印成太阳能电池等产品。” 澳大利亚昆士兰大学教授、澳大利亚科学院院士保罗·伯恩认为，柔性电子技术的发展需要不同学科的人相互学习，求同存异，以促进更多合作、促成更多创新及研究成果。

本届大会上，柔性电子与智能技术全球研究中心研发团队还发布了两款可任意卷曲弯折的超薄柔性芯片。两款芯片厚度均小于25 微米，不到一根头发丝直径的四分之一。研发人员在现场演示了由两款柔性芯片组成的柔性微系统功能。两款柔性芯片分别是运放芯片和蓝牙SoC 芯片，其中运放芯片能够对模拟信号进行放大处理，而蓝牙SoC 芯片则集成了处理器和蓝牙无线通信功能。与传统芯片相比，最新发布的柔性芯片不仅非常薄，而且柔韧度很好。拿在两根手指之间，轻轻一捏，柔性芯片就会弯成弧形但不会损坏。

冯雪指出，柔性电子技术发展目前还处于起步阶段，其最大的特点是多学科交叉，将不同行业、不同学科的人吸引在一起，通过彼此碰撞以提供不同思路及问题解决方案。

在陈晓东看来，未来柔性传感器还将占据5G 时代发展的重要位置，“把设备做成可弯曲、可延展的状态，戴在身上、手臂上没有任何感觉，并且可以呈现关于人体信息的所有数据，这是科学家对未来柔性传感器更高的境界和追求”。

第二届柔性电子国际学术大会（ICFE2019）由柔性电子与智能技术全球研究中心和浙江清华柔性电子技术研究院共同承办。大会的顺利召开，增进了国内外学者之间、知名企业研发机构之间的交流合作。以浙江清华柔性电子技术研究院、柔性电子与智能技术全球研究中心为代表的新型高端科研机构的快速发展，为浙江省打造全生态柔性电子产业链拉开序幕，共同推动我国在柔性电子技术领域做出领跑全球的技术成果。